电厂循环流化床锅炉固废协同处理探讨

电厂循环流化床锅炉固废协同处理探讨

刘成成 刘曙东

山西京能吕临发电有限公司，山西省 吕梁市 033200

摘要：随着现代工业的快速发展，也使得固体废弃物的数量不断增加，在工业生产中每年大约能产出33亿吨工业固体废弃物，其中危险废物占了5%左右。然而，从工业固体废弃物综合利用的情况来看，其利用率仅为45%，剩余的大部分均在城市工业区和河滩荒地上裸露堆放，在外界环境的作用下成为严重的污染源，进而导致许多污染事件发生。由此可见，固体废弃物对环境的危害程度较大，如果不能够有效进行固体废弃物的处理，则势必会带来严重的后果。因此，当务之急便是要有效进行固体废弃物的处理。基于此，本文主要对电厂循环流化床锅炉固废协同处理进行了简单的探讨，以供相关人员参考。

关键词：电厂；循环流化床锅炉；固体废弃物；处理技术

1、循环流化床锅炉的工作原理

与普遍锅炉有着很大的不同，流化床锅炉内物质的燃烧是以气相、固相流体理论为基础，是先进的洁净材料燃烧新技术。锅炉本体主要由燃烧系统、对流烟道系统和气固分离系统构成，一次燃烧空气经过底部布风装置输送至炉膛中，风帽设置在布风装置上，炉膛内部的燃料经过一次风进行流化处理以后，将以流体形式充满在炉膛中，燃料、脱硫所需要的石灰石等粒径控制在8mm左右，通过空气吹送后燃料、硫化物质等会快速充满锅炉膛空间。二次风经过炉膛下侧一定高度部位进入到炉膛内来为分级燃烧提供充足的氧气，固态颗粒在炉膛中进行气态、固态流动。炉膛内小颗粒物质在聚集作用、团聚作用影响下形成大颗粒燃烧物质，在风流作用下会变成逆向下运行，然后被快速上升气流打散还原为细小颗粒，在气流的作用力下会转变向上运动，小颗粒燃烧物会循环下沉、吹散、上升，不断以该种循环方式进行燃烧。同时，锅炉出口会利用高温状态的烟气带出小颗粒物质，再通过回收装置再次送回进行二次燃烧，这样就能进行炉膛内循环燃烧，保证热量与燃料的平衡，使流化床锅炉可以正常运行。从上述原理中不难发现，影响流化床工作面磨损主要是由燃料颗粒直径、速度决定的，需要在进行锅炉安装中对部件磨损采取预防控制措施，科学合理地控制燃料物质粒径，尽可能将颗粒直径控制到最小，可以降低对流化床锅炉受热面的磨损。而流化床锅炉部件磨损还受到煤种、燃烧状况调整等其他因素影响，在对流化床锅炉进行安装的过程中，需要先对设备的原理进行了解，再采取科学合理的防磨措施，这样才能提高设备的安全性、稳定性。

2、电厂循环流化床锅炉固废处理技术应用实例分析

针对固体废弃物的处理，最理想的处置方式便是通过焚烧方式将其高温燃烧时产生的热量转化为电能，从而进行发电。目前，在电厂中主要采用的是炉排炉方式和循环流化床方式这两种焚烧技术。其中在循环流化床炉膛中，由于物料能够充满整个炉膛，热容量较大，因此，燃烧燃料的速度比较快，尤其适合水分高、热值低的生活固废。相比炉排炉方式，循环流化床锅炉焚烧的投建和运行费用较少，且随着科学技术的不断进步，逐渐减少了助燃燃料煤，甚至不需要添加助燃燃料煤。而也正因为其具有良好的燃料适应性、成本费用低的特点，目前在固废焚烧发电领域中广泛应用。

目前我国工业固废综合利用率并不高，仍然有较大提升空间。当前在工业固废资源化处理上，主要采用的焚烧处理、热裂解综合利用、卫生填埋处理等技术，其中焚烧处理多为垃圾焚烧炉处理，但是对于电厂循环流化床锅炉固废处理的报道并未见。由于煤炭市场价格较高，加之受到转运价等因素的影响，导致许多煤电企业日益亏损，经营举步艰难。为解决经营困境，许多发电公司积极探索新的发电技术，其中便有发电公司提出了利用循环流化床锅炉燃料适应性范围广的特点，充分利用该技术进行工业固废的处理，并做了大量的试验，取得了良好的固废无害化处理效果。

2.1固废掺烧发电

某电厂有2台300MW循环流化床锅炉机组，并配有超低排放系统，该系统主要由炉内石灰石脱硫、SNCR脱销、静电除尘器、石灰浆喷雾干燥脱硫、布袋除尘器等构成。2016年该电厂进行了固废掺烧技术的升级改造，在原有的系统中，增设了固废处理及运输模块，单日单台锅炉能够处理竹木边角料200吨、工业固废物400吨、生活垃圾衍生料50吨和污泥200吨，大大提升了固废物综合利用率。实践表明，在运用循环流化床锅炉固废处理技术后，不仅能够满足燃烧的要求，且燃烧的稳定性良好，对锅炉机组的安全运行也不会产生影响。另外，该厂针对该系统对环境的影响也进行了环保检测。该电厂在运行循环流化床锅炉固废掺烧系统后，可综合农林废弃物、工业废弃物及城市污泥等固废，实现了城市固废处置减量化、资源化及无害化处理。同时，由于该厂采用的锅炉机组为高参数大机组，相比普通的垃圾焚烧锅炉，燃烧效率更高。

2.2、生物质掺烧发电

某电厂也有2台300MW循环流化床锅炉机组，该厂所在地为食用菌、烟叶及木材加工生产地，每年可产生数万吨的菌棒、烟杆，其中废弃烟杆就有3000吨，竹头、木屑等边角料有3万吨。这些固废物的处理成为人们头疼的问题。而考虑这些固废物为生物质废弃物，具有较好的燃烧性能，且不会对锅炉燃烧产生影响，锅炉燃烧过程中也不会产生其它多余的污染物，因此该厂利用现有的超低排放系统进行了综合处理。在生物质废弃物处置之前，该电厂针对不同的生物质原料的含水率进行了测试分析，并制定生物质燃料水分与热值的对应关系表，比对标准煤单价，然后根据比对结果按照燃煤和各种生物质燃料一定比例融合在一起加入锅炉中进行试验。在经过多次试验后，明确了在掺入生物质废气燃料时，若其破碎粒径合格、水分正常，并按一定比例掺入炉中，不会对输煤系统产生影响，因此可以替代部分原煤进行燃烧发电。同时，在合理控制水分的情况下，掺入生物质废弃物进行燃烧，可以有效降低燃烧成本，而且还能降低碳的排放质量，进而达到节能减排的目的。另外，该电厂在运行循环流化床锅炉生物质废物掺烧系统后，锅炉燃烧效率明显提升，主要因为燃料的改变，使得排烟热损失率明显增加，而固体不完全燃烧损失率大幅降低，进而大幅提高锅炉效率。该电厂每年可以掺烧10万吨以上的生物质垃圾，可替代原煤燃烧约5万吨，不仅具有良好的经济效益，而且有效减少了碳排放量，具有良好的环保效益和社会效益。

结束语

总的来讲，循环流化床锅炉固废协同处理技术相比普通垃圾焚烧技术，该技术具有良好的经济效益、环保效益和社会效益，这对于推动清洁能源的利用也具有重要的意义。但需要明确的是，本文例举的两个案例主要是垃圾发电，对于工业固体废弃物发电目前仍处于空白状态，且生物质固废掺烧发电项目虽然取得了明显的成效，但是当前还未得到相关部门的有效支持，发展前景堪忧。

参考文献：

[1]张世鑫,史磊,许燕飞,吕勇,刘海峰,袁野,高洪培,邓磊.煤和生物质、固废直燃耦合发电技术应用[J].电站系统工程,2021,37(04):12-16.

[2]陈荣生,余志刚.协同处置固废过程中烧结砖石灰爆裂成因分析[J].砖瓦,2021(05):33-36.

[3]史磊,李楠,刘海峰,张世鑫.循环流化床锅炉掺烧焦油渣工艺研究[J].中国资源综合利用,2021,39(01):44-47.

[4]邱国华,徐鹏志.掺烧固废燃料的循环流化床锅炉引风机叶片腐蚀原因分析[J].发电技术,2020,41(06):681-688.